Intelligente Beladungsplanung von Autoklaven mit künstlichen neuronalen Netzen

Hochleistungsbauteile aus Faser-Kunststoff-Verbunden für die Luft- und Raumfahrtindustrie werden überwiegend im sogenannten Autoklav-Prepreg-Verfahren hergestellt. Die Aushärtung der Polymermatrix findet dabei unter Druck und erhöhter Temperatur im Autoklaven statt. Da in der industriellen Praxis eine Vielzahl an Bauteilvarianten vorkommt, muss die Anordnung im Autoklaven stets basierend auf Erfahrungswerten angepasst werden. Auf der einen Seite sollte dabei aufgrund des hohen Energiebedarfs auf eine optimale Raumausnutzung mit den Formwerkzeugen geachtet werden. Auf der anderen Seite muss die Qualität der Bauteile zwingend auf dem gleichen Niveau verbleiben. Aufgrund der großen Anzahl an Kombinationsmöglichkeiten bei der Beladung des Autoklaven ist eine vorausgehende, datenbasierte Optimierung für verschiedene Beladungsszenarien mittels derzeit verfügbarer Berechnungsmethoden nicht wirtschaftlich durchführbar.

Künstliche Intelligenz optimiert die Beladung von Autoklaven

Ziel des Projekts "BeNeNe" ist die Entwicklung eines intelligenten Assistenzsystems für eine ressourcen- und energieeffizientere Fertigung von Faserverbundbauteilen, die mittels Autoklavieren hergestellt werden. Hierbei stehen sowohl die vorbereitenden Fertigungsschritte als auch der Fertigungsprozess selbst im Fokus, um eine ganzheitliche und stetige Optimierung des Prozesses und der eingesetzten Ressourcen zu erlangen.

Die Basis des Systems soll aus einem künstlichen neuronalen Netz bestehen, in das Simulationsmodelle von Formwerkzeugen und Autoklaven implementiert werden. Die Modelle liefern dem neuronalen Netz komprimierte Erfahrungswerte für Bauteile, welche zusammen mit dem "Wissen" des neuronalen Netzes, zur optimalen Berechnung des jeweiligen Produktionsprozesses verwendet werden können. Diese Methode verringert den Zeitaufwand für Berechnungen enorm. Zur Vermessung von unterschiedlichen Autoklavierprozessen sollen sensorische Testwerkzeuge entwickelt werden, die mit einem Messsystem individuell ausgewertet werden.

Die Idee zum Projekt "BeNeNe" ist im Rahmen des Innovationsnetzwerks ENVIPRO – environmental friendly production entstanden, das über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) gefördert wird. Im Zuge der Mitgliedschaft werden die Partner aktiv bei der Realisierung von FuE-Projekten sowie der Sicherstellung der Finanzierung unterstützt. Betreut wird ENVIPRO von der IWS GmbH, die auch das Antragsmanagement der Kooperationsprojekte übernimmt und die Mitglieder intensiv bei der Entwicklung neuer Technologien begleitet.

Weitere Informationen finden Sie unter www.envipro-zim.de

Projektpartner „BeNeNe“
SHS plus GmbH | Dinslaken | www.shs-plus.de
3D ICOM GmbH & Co. KG | Hamburg | www.3d-icom.com
Institut für Polymer- und Produktionstechnologien e.V. | Wismar | www.ipt-wismar.de
Faserinstitut Bremen e.V. | www.faserinstitut.de